Повреждения хряща — частая проблема в медицине. Они возникают из-за травм, инфекций или возрастных изменений в суставах. Хрящ плохо восстанавливается сам, потому что у него нет собственных кровеносных сосудов, а питательные вещества из окружающей жидкости поступают медленно. Если ничего не делать, может развиться остеоартрит — сустав деформируется и перестает работать правильно.

Сейчас врачи используют разные методы: микрофрактурирование (создание микротрещин для стимуляции заживления), артроскопическую чистку или пересадку клеток. Но у этих способов есть минусы: нехватка донорского материала, риск отторжения, осложнения в месте забора клеток и сложности с их транспортировкой.

Ученые нашли новый подход. Они взяли мезенхимальные стромальные клетки (МСК) и обработали их противовоспалительными веществами — интерлейкином-6 (IL-6), фактором некроза опухоли (TNF-α) и интерфероном-гамма (IFN-γ). После этого из клеток получили внеклеточный матрикс (ВКМ) — каркас, который поддерживает ткани. Оказалось, что такой матрикс содержит больше полезных компонентов: коллагена, ламинина и веществ, которые помогают хрящу восстанавливаться.

Внеклеточный матрикс (ВКМ) — это сложная сеть белков и других молекул, которая окружает клетки в тканях. Как строительные леса, он поддерживает структуру органа, помогает клеткам обмениваться сигналами и влияет на их поведение. В хряще ВКМ особенно важен — он придает ему прочность и эластичность.

Результаты опубликованы в издании Research.

В лаборатории проверили, как ВКМ влияет на хрящевые клетки. Лучше всего сработал вариант с IFN-γ — он восстановил уровень коллагена II типа (главного белка хряща) и снизил выработку ферментов, разрушающих ткань. Кроме того, этот матрикс привлекал новые клетки и замедлял старение существующих.

Эксперименты на животных подтвердили: если после микрофрактурирования добавить IFN-γ-матрикс, хрящ восстанавливается почти полностью. Через 12 недель новая ткань почти не отличалась от здоровой.

Это открытие не только дает новый способ лечить хрящи, но и показывает, как можно создавать биоматериалы с заданными свойствами. В будущем ученые планируют проверить, насколько безопасен и эффективен метод в долгосрочной перспективе и можно ли его применять для других тканей.

Если метод дойдет до клиник, это может:

• Ускорить восстановление — вместо месяцев реабилитации пациенты смогут вернуться к нормальной жизни быстрее.
• Уменьшить количество операций — не нужно будет брать собственные клетки пациента или искать доноров.
• Снизить риск осложнений — матрикс работает как каркас, помогая организму самому восстанавливать хрящ, без риска отторжения.
• Заменить протезы — в некоторых случаях можно будет обойтись без металлических имплантов.

Исследование проводилось на животных, а человеческий хрящ может реагировать иначе. Кроме того, IFN-γ — провоспалительный цитокин, и его долгосрочное влияние на сустав нужно изучить подробнее. Есть риск, что в некоторых случаях он может, наоборот, усилить разрушение ткани.

Ранее ученые разработали биоматериал для восстановления хрящей в суставах.